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數(shù)控車床系統(tǒng)的特點


日期:2010年01月07 來源:沈陽第一機床廠 關(guān)鍵字:數(shù)控車床

    由于本車床經(jīng)改造后成為一臺專用數(shù)控車床,專用于車削軸類、盤類零件,因而用微機控制系統(tǒng)實現(xiàn)本數(shù)控系統(tǒng)的功能。
    1.數(shù)控系統(tǒng)的特點
    本系統(tǒng)是自行設(shè)計制造的數(shù)控系統(tǒng),數(shù)控車床采用模塊化設(shè)計。整個系統(tǒng)有三個相對獨立的子系統(tǒng)組成,即CPU板、I/O板、鍵盤/顯示板,借鑒PC/104總線的層疊方式,以提高連接的可靠性。
    系統(tǒng)設(shè)計緊緊圍繞提高可靠性、方便使用、降低成本的指導思想,搖臂鉆床主要特點有:
    (1)液晶顯示。采用20X2帶背光字符點陣液晶顯示模板作為顯示界面,摒棄了傳統(tǒng)的數(shù)碼管顯示,顯示靈活,自帶控制器,可減少CPU的負擔。
    (2)菜單驅(qū)動。全程菜單驅(qū)動,人機界面友好,操作直觀、簡明、容錯性高。
    (3)全屏幕編輯。借用PC機中全屏幕編輯軟件數(shù)控車床的基本思想設(shè)計或在操作和功能上與主機類似的編輯模塊,使系統(tǒng)編輯加工程序靈活、方便,不易出錯。
    (4)可靠性高。軟、硬件中兩個方面都采取了面向工業(yè)的抗干擾措施,因此具有高可靠性。
    2.硬件設(shè)計
    (1)單片機的選擇?紤]到通用性及普遍性,選擇MCS--51系列中的8031芯片。8031芯片屬8位單片機。它是集CPU、I/O端口及部分RAM等為一體的控制器,價格低,但功能全,編程靈活性大,硬件資源豐富。
    8031芯搖臂鉆床片內(nèi)部具有128個字節(jié)的數(shù)據(jù)存儲器RAM,內(nèi)部編址為00H—7FH,用作工作寄存器、軟件標志和數(shù)據(jù)緩沖器。8031芯片為40引腳的雙列直插式器件,數(shù)控車床有4個雙向8位I/O口(Po.o-P3.o),Po.?诤蚉2.?谧鳛榈刂房偩使用。16位地址總線由Po.o經(jīng)地址鎖存器74LS373提供低8位(Ao—A,),高8位(As—A15)由P2口直接提供,8位數(shù)據(jù)總線由Po.。口提供。這樣數(shù)據(jù)總線與地址總線共用,ALE為地址鎖存允許,當送低8位地址時使ALE有效并鎖存到74L$373中,當送數(shù)據(jù)時使ALE無效。CPU對內(nèi)部RAM有豐富的操作指令。但片內(nèi)RAM容量不夠,故外接6264(32KB)芯片來擴展8031芯片的RAM存儲器。8031芯片的輸入、輸出(I/O)線不多,所以外接8155芯片以擴展I/O口,8031芯片是一個無ROM的8051芯片,必須外接EPROM或ROM作為程序存儲器,數(shù)控車床所以外接一個2764芯片。搖臂鉆床6264和2764均為腳封裝。
    (2)存儲器芯片的選擇。在選擇存儲器時,要考慮到CPU與存儲器的時序匹配,若不匹配,進行讀寫操作的數(shù)據(jù)就不可靠。為解決時間匹配問題,應(yīng)盡量選用高速存儲器芯片。另外,還要考慮最大的讀取速度、工作溫度及存儲容量。
    2764芯片是一種高速、容量為8KBX 8的EPROM存儲器電路,讀出時間為250X10—’s,而8031芯片選用晶振頻率為6MHz,則讀取時間為480ns,都滿足要求。數(shù)控車床2764為28腳器件,其中,Ao—Ale為13位地址線,Do•D,為8位數(shù)據(jù)線。CE為片選信號,低電平有效。
    6264芯片是8KBX 8的RAM存儲器電路,集成度很高,該芯片讀寫時間為200ns,也為28腳器件,其中Ao—A12為13地址線,蜘—D7為8位數(shù)據(jù)線。
    由于2764芯片和6264芯片都是8KBX8,需要13根地址線。Ao-A,低8位接74LS373芯片的輸出,As•A12接8031芯片的P2.o—P2.:,搖臂鉆床LS373地址鎖存器在選通信號ALE為高電平時直接傳送8031芯片Po口低8位地址,當ALE在高電平變低電平的下降沿時,低8位地址被鎖存,數(shù)控車床此時,Po口可用來向片外傳送讀寫數(shù)據(jù)。
    8031單片機對存儲器的片選控制是采用全地址譯碼法,是用74LSl38譯碼器來實現(xiàn)的,8031的P2.s、P2.‘、P2.,口分別與74LSl38譯碼器的A、B、C端相連,74LSl38譯碼器的輸出端了1與6264的CE端相連,Y2與2764的CE端相連。2764的地址編碼是4000H—5FFFH。6264的地址編碼是2000H—3FFFH。
    (3)I/O接口芯片。8155芯片是一個通用的接口電路,可以用編程的方式選擇其邏輯功能,搖臂鉆床片內(nèi)有256個字節(jié)RAM、2個8位(h.。—PA.’,Pa.o—PB.,)、1個6位(Pc.。•Pc.,)的可編程并行I/O口和一個14位定時/計數(shù)器。它可以直接與8031芯片連接,不需增加任何硬件邏輯,數(shù)控車床是單片機應(yīng)用系統(tǒng)中廣泛使用的一種芯片,其中A口控制縱橫向步進電動機接口,B口控制主軸正反轉(zhuǎn)、進給速度調(diào)整,C口控制回轉(zhuǎn)刀架等。
    8279芯片是一種可編程的鍵盤、顯示接口器件,單個芯片就能完成鍵盤掃描輸入和LED顯示控制兩種功能,能對顯示器自動掃描,能識別鍵盤上按下的鍵號,這樣可充分提高CPU的工作效率,大大減少軟件工作量。
    8279芯片與單片機連接無特殊要求,搖臂鉆床除數(shù)據(jù)線RESET、WR、RD可直接連接外,麗與74LSl38譯碼器輸出線可:相連;8279芯片的mQ經(jīng)反相器與8031芯片的中斷請求輸入線五qTl•相連;時鐘輸入端CLK與8031芯片的地址鎖存控制端ALE相連。8279芯片鍵盤最大可配置8X 8個鍵,數(shù)控車床實際用了24個鍵。掃描線信號為SLo—SL2經(jīng)74LSl38譯碼器(第二片)輸出的8個列選信號,接人鍵盤列線。
    鍵盤行查詢只用了RIQ—RL,中3根回饋線,搖臂鉆床接人鍵盤行線。8279芯片配置的8位共陰極LED顯示器,其字位線由掃面線S14—SL2經(jīng)譯碼器、驅(qū)動器提供,字段線由Ao—A,、Bo~B,通過驅(qū)動器提供。
    在接口電路與功率放大器之間接上光電隔離電路。功率放大電路選用雙電源型。


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